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Decoupling what, how, and when for observing decision-making context in autonomous robots

Ernst, Johannes und Risch, David Lennart und Lehner, Peter und Stulp, Freek und Dömel, Andreas (2026) Decoupling what, how, and when for observing decision-making context in autonomous robots. Frontiers in Robotics and AI, 13. Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/frobt.2026.1847701. ISSN 2296-9144.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.frontiersin.org/journals/robotics-and-ai/articles/10.3389/frobt.2026.1847701/full

Kurzfassung

This paper presents an approach that decouples what to observe, how to observe it, and when observations are required for decision-making in autonomous robots. Situation awareness is essential for efficient and reliable autonomous robot operation, but despite advances toward parallelizing perception and action, key challenges remain in making perception aware of the current context and ensuring observability during action execution. To address this, we explicitly model the decision-making context and identify it with dedicated observers running in parallel to the task execution. Observer behaviors are implemented as behavior trees and coordinated by a centralized context manager. We validate the approach on a mobile manipulator that performs autonomous machine-tending tasks in a real medical laboratory, as well as during a public trade fair. Experimental results show that context-driven observers can robustly identify decision-making context without interfering with ongoing actions. Furthermore, parallelized perception leads to substantial runtime improvements, achieving overall task time savings of up to 24%. These findings demonstrate that explicit context modeling and observer-based perception parallelization enhance the stability and efficiency of existing robotic execution architectures.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225840/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Decoupling what, how, and when for observing decision-making context in autonomous robots
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ernst, Johannesj.ernst (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0001-4651-1266221682216
Risch, David LennartDavid.Risch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-8842-7785221682217
Lehner, PeterPeter.Lehner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3755-1186221682220
Stulp, FreekFreek.Stulp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9555-9517221682221
Dömel, AndreasAndreas.Doemel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3694-5201NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 Juli 2026
Erschienen in:Frontiers in Robotics and AI
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3389/frobt.2026.1847701
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Wei, ChongfengChongfeng.Wei (at) glasgow.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Frontiers Media S.A.
ISSN:2296-9144
Status:veröffentlicht
Stichwörter:autonomous agents, behavior trees, context-dependent execution, mobile manipulation, situation awareness, software architecture for robotic and automation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Intelligente Mobilität (RM) [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Kognitive Robotik
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Ernst, Johannes
Hinterlegt am:24 Jul 2026 10:36
Letzte Änderung:27 Jul 2026 10:28

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